Wat is een Low Power Wide Area Network en wat zijn de toepassingen ervan?

Het internet blijft groeien en het Internet of Things (IoT) is een gebied dat in een snel tempo blijft groeien. Low-Powered Wide Area Networks (LPWAN's) drijven een groot deel van deze groei aan, een type low-power verbinding voor een wide area netwerk dat nuttig is voor de implementatie en het gebruik van het IoT.

Laten we LPWAN's, de verschillende soorten LPWAN's en enkele praktijkvoorbeelden van hoe ze worden gebruikt eens nader bekijken.

Wat is het internet der dingen?

Om LPWAN's te begrijpen, moet u het begrijpen wat het ivd is. We hoeven hier niet uitgebreid op in te gaan, maar een beetje kennis zal een lange weg helpen bij het begrijpen van LPWAN's.

De term IoT verwijst naar fysieke apparaten die met elkaar verbonden zijn. Deze apparaten omvatten alles van slimme thermostaten in uw huis tot slimme straatlantaarns in een stad.

Enkele veelvoorkomende IoT-apparaten zijn:

• Smarthome-apparaten: Thermostaten, verlichting, beveiligingscamera's
• Industrieel: Sensoren in productieapparatuur, sensoren voor voorraadbeheer
• Slimme stad: Straatverlichting en verkeerslichten, openbaar vervoer
• Landbouw: bodemsensoren, slimme irrigatie, veecontrole

Dit zijn slechts enkele manieren waarop het IoT wordt gebruikt. Maar om IoT-systemen te laten werken, moeten ze verbonden zijn, en LPWAN's spelen vaak deze rol.

Wat is een LPWAN?

Een LPWAN is een draadloos communicatienetwerk dat gegevensoverdracht met lage bandbreedte en laag vermogen over een groot gebied kan leveren. Vanwege het gebied dat een LPWAN kan bestrijken, is het perfect om IoT-netwerken te laten communiceren.

Een LPWAN heeft geen specifieke vaste oppervlakte die het kan bestrijken. De dekking is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de transmissietechnologie, het aantal verbonden IoT-apparaten, de beschikbare datasnelheden en meer. Bovendien zijn andere factoren van invloed op de dekking en transmissie van LPWAN, zoals obstakels in de omgeving.

Hoe werken LPWAN's?

De energiezuinige eigenschappen van LPWAN's zijn de sleutel tot hun functionaliteit. IoT-apparaten zijn vaak batterijgevoede apparaten met een laag energieverbruik. Bovendien verzenden de meeste IoT-apparaten kleine hoeveelheden gegevens met lage bitsnelheden. Dit maakt LPWAN's ideaal om deze apparaten over lange afstanden met een minimum aan stroom te verbinden.

LPWAN's gebruiken meestal niet-gelicentieerde radiofrequenties. Dit maakt licenties overbodig en verlaagt de kosten. Hoe de gegevens worden gecodeerd en verzonden, is afhankelijk van het type LPWAN. Maar de kern van elk type is een modulatietechniek die is ontworpen om gegevens over lange afstanden te verzenden met minimale interferentie.

Enkele van de methoden die worden gebruikt om dit te bereiken zijn:

• Foutcorrigerende codes gebruiken
• Signaalspreiding (verspreidt het signaal over een brede frequentieband)
• Verlaging van de datasnelheid

Het is best handig om te denken in termen van een waterkraan. Zet hem voluit en je hebt een krachtige flow; dit zou kunnen worden vergeleken met een traditioneel Wide Area Network (WAN) met veel gegevens (water) die zeer snel stromen. Het nadeel is dat dit veel kracht vereist om de stroom draaiende te houden.

Verlaag die stroom tot een gestage druppel en je hebt een LPWAN. Het water zal nog steeds dezelfde afstand afleggen, maar er is weinig kracht nodig om het druppeltje te laten stromen.

3 belangrijkste voordelen van LPWAN's

De reden waarom LPWAN's worden gebruikt om IoT-apparaten aan te sluiten, kan worden samengevat door drie belangrijke voordelen te beschouwen die dit soort netwerken bieden.

1. Kosten: De kosten van een LPWAN zijn lager dan die van een traditioneel WAN. Zowel vanuit het oogpunt van hardware als vanuit het oogpunt van implementatiekosten bieden LPWAN's een goedkope connectiviteitsoplossing.
2. Bereik: Het bereik van een LPWAN varieert afhankelijk van factoren zoals topologie, ontwerpvereisten, omgevingsomstandigheden en interferentie. Een typisch netwerk kan werken over een bereik van ongeveer zes mijl. Maar zoals we in de volgende sectie zullen bekijken, hebben sommige LPWAN-typen een maximaal bereik van ongeveer 40 kilometer.
3. Stroom: LPWAN-zendontvangers, sensoren en andere items zijn meestal apparaten met een laag stroomverbruik. Velen van hen worden bijvoorbeeld aangedreven door batterijen en het is gebruikelijk dat de levensduur van een batterij wordt gemeten in jaren.

Deze eigenschappen dragen bij aan de acceptatie van LPWAN's als de belangrijkste vorm van connectiviteit voor miljoenen IoT-apparaten.

De belangrijkste soorten LPWAN

Er zijn verschillende soorten LPWAN. Het type LPWAN dat u kiest, is afhankelijk van verschillende factoren. Het Sigfox-type LPWAN heeft bijvoorbeeld een bereik van maximaal 40 kilometer; dit maakt het voordelig wanneer apparaten over een groot bereik zijn verspreid.

Hier zijn enkele van de meest voorkomende soorten LPWAN:

• LoRaWAN: Dit maakt gebruik van een techniek genaamd Chirp Spread Modulation om communicatie over lange afstanden te bereiken. Dezelfde techniek maakt het mogelijk om dit te bereiken met een zeer laag stroomverbruik. LoRaWAN's bieden verschillende voordelen, waaronder lage kosten en schaalbaarheid. Het heeft ook ondersteuning voor geolocatiefuncties en bidirectionele communicatie.
• NB-IoT: Dit is een LPWAN die werkt via mobiele netwerken. Hierdoor kan het de bepalende kenmerken van een LPWAN behouden, maar heeft het de extra voordelen van verhoogde datasnelheden en verbeterde beveiliging.
• Sigfox: Sigfox is een eigen LPWAN-service met een wereldwijde dekking. Het maakt gebruik van ultra-narrow band modulatie om te voldoen aan het bereik en de stroomvereisten van aangesloten apparaten en kan, onder optimale omstandigheden, een bereik van maximaal 40 km bereiken.
• Gewichtloos: Weightless bereikt zijn LPWAN-doelen van connectiviteit over lange afstanden met laag vermogen met behulp van breedbandfrequentiemodulatie en orthogonale frequentiemultiplexing. Dit is een andere service met wereldwijde dekking.

Zoals u kunt zien, zijn er verschillende manieren om de doelen van een LPWAN te bereiken. Veel van wat de keuze voor een LPWAN bepaalt, heeft echter te maken met de functies die het naar verwachting zal dienen, wat het best wordt begrepen door te kijken naar enkele manieren waarop LPWAN's worden gebruikt.

Waar worden LPWAN's voor gebruikt?

We hebben dit al besproken, maar de beste manier om volledig te begrijpen hoe LPWAN's werken, is door enkele real-world scenario's te bespreken waarin IoT-apparaten worden gebruikt.

Slimme steden

Steden maken steeds vaker met groot succes gebruik van LPWAN's. Enkele veelvoorkomende manieren waarop ze worden gebruikt, zijn:

• Slimme straatverlichting: Slimme straatlantaarns gebruiken LPWAN's voor verschillende toepassingen. De meest gebruikelijke manier is om energie te besparen door de helderheid van de lichten aan te passen, afhankelijk van factoren zoals klimatologische omstandigheden, het tijdstip van de dag en het niveau van activiteit op straat.
• Slimme verkeerslichten: Deze worden gebruikt om congestie te verminderen door voorrang te geven aan verkeerslichten om de verkeersstroom te optimaliseren
• Slim parkeren: Sensoren kunnen worden gebruikt om de beschikbaarheid van parkeerplaatsen te monitoren.

De overgang naar slimmere steden is bedoeld om de levenskwaliteit van de inwoners te verbeteren en de ecologische voetafdruk en energierekening van gemeenten te verminderen.

landbouw

Landbouw is een andere sector die een snelle toename heeft gezien in het gebruik van IoT-apparaten en LPWAN's. Hier zijn enkele manieren waarop LPWAN's boeren helpen:

• Bodemmonitoring: LPWAN's en sensoren kunnen de bodemgesteldheid zoals vocht en temperatuur bewaken. Hierdoor kunnen boeren water besparen door alleen water te geven waar en wanneer het nodig is.
• Vee Controle: De locatie van vee kan worden gebruikt door sensoren die zijn aangesloten op een LPWAN.

Dit is een andere sector waar een LPWAN kosten kan besparen en de milieu-impact van landbouwpraktijken kan verminderen.

Gezondheidszorg

LPWAN's transformeren de gezondheidszorg en de manier waarop we patiënten en aandoeningen monitoren. Onder de toepassingen voor de technologie zijn:

• Geef real-time informatie over de gezondheidsstatus van de patiënt met behulp van apparaten voor patiëntbewaking op afstand
• Volg de status en locatie van apparatuur
• Bewaken en aanpassen van omgevingscondities binnen zorginstellingen

Over het algemeen kan LPWANS helpen de behandeling van patiënten te stroomlijnen en tegelijkertijd de overheadkosten te verminderen.

LPWAN's: langzaam en stabiel wint de race

LPWAN's zijn de onbezongen helden van een steeds meer verbonden wereld. Door een langzame en gestage benadering van gegevensoverdracht maken deze netwerken onze steden slimmer, onze huizen veiliger en onze landbouw efficiënter.

De kracht van informatie gaat niet alleen over "big data"; soms zijn de kleine dingen in het leven belangrijk.